CC BY
4УДК 371.693.4
Балашов Е.Д.
Магистрант Академия строительства и архитектуры Донского государственного технического университета (Россия, г. Ростов-на-Дону)
Притыкин Д.Е.
кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО «Ростовский государственный университет путей сообщения»
(Россия, г. Ростов-на-Дону)
ПРОГРАММНО-ГРАФИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ВИРТАУЛЬНОГО ТРЕНАЖЕРА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Аннотация: В статье рассматривается структура тренажера подвижного состава. Перечисляются основные преимущества такой структуры. Обосновывается выбор инструментов разработки программного и графического обеспечения для разработки компьютерных тренажёров подвижного состава.
Ключевые слова: тренажер, подвижной состав, 080, тренажерный комплекс.
Введение
Использование компьютерных тренажёров в различных отраслях с каждым днём приобретает всё большую популярность. Это особенно актуально для тренажёров подвижного состава, учитывая стоимость и габариты настоящих поездов. Проведение каких-либо испытаний в учебных целях в реальном масштабе практически невозможно. Более того, в поездах предусмотрен вывод лишь необходимой информации для работы машиниста или диагностики. Для обучения инженеров этого недостаточно.
Компьютерные тренажёры позволяют моделировать работу всех систем подвижного состава, а, так же, дают возможность вывода всех необходимых данных о
внутреннем физическом состоянии всего оборудования в реальном масштабе времени. Эти данные используются в образовательных целях и позволяют уже на этапе обучения дать студентам понимание принципа работы элементов подвижного состава изнутри.
1 Структура тренажерного комплекса
Тренажерный комплекс подвижного состава является сложной программно-аппаратной системой. Важно чтобы имитация внутренних процессов поезда была максимально приближена к реальным значениям. Все системы подвижного состава должны быть законченными и самостоятельными и логика их работы должна быть скрыта внутри. Коллективная разработка подразумевает под собой работу конкретного разработчика над конкретной частью проекта. При этом разделение задач необходимо произвести таким образом, чтобы каждая часть имела возможность тестирования независимо от других, но, в то же время, не требовала модификаций для окончательной сборки.
При разработке подобной системы важным этапом является проектирование её архитектуры. Именно от этого этапа во многом будет зависеть скорость и качество разработки программного обеспечения.
Рисунок 1 Архитектура ВТПС Главное преимущество подобной архитектуры - это модульность. Все модули являются самостоятельными, независимыми друг от друга приложениями и могут быть написаны с использованием различных языков программирования:
1. Вычислительное ядро тренажёра (серверная часть) включает в себя: движок динамики поезда TrainEngine, модули имитации работы оборудования электропоезда и модуль связи с аппаратным обеспечением тренажера.
2. Клиентские модули, имитирующие аналогичные системы реального электропоезда (дисплеи «Интерфейс человек-машина» и БЛОК), а так же обеспечивающие управление тренировкой (интерфейс запуска сценария).
3. Видеосистема тренажеров подвижного состава — модуль имитации вида из кабины электропоезда.
4. Монитор параметров работы систем электропоезда — обеспечивает визуализацию работы оборудования электропоезда на видеостене в учебной аудитории.
2 Программные средства
Выбор программных средств должен иметь высокие показатели производительности, так как моделирование физических процессов подвижного состава является сложной и ресурсоёмкой задачей. В данных момент самым оптимальным решением для разработки программного обеспечения высокой сложности без снижения производительности является язык С++. Несмотря на высокую производительность, значительный недостаток данного языка - это относительно небольшое количество возможностей и готовых инструментов, предоставляемых в стандартной библиотеке и полное отсутствие стандартных инструментов для разработки графического интерфейса.
Оптимальным решением стал выбор фреймворка Qt, для языка С++. Данный фреймворк предоставляет огромный спектр возможностей и готовых решений, как для вычислительных задач, так и для разработки графического интерфейса. Данная библиотека является кроссплатформенной и позволяет собирать один и тот же проект под различные операционные системы без корректировок.
3 Графические средства
Выбор графических средств реализации основывался на следующих технических требованиях:
1. Независимость процесса разработки ПО подсистемы визуализации и процесса создания ресурсов для неё.
2. Создание маршрутов неограниченной протяженности.
3. Удобная интеграция с используемым стеком технологий.
4 Ореп8еепеСгярЬ
ОрепБсепеОгарИ является на сегодняшний день самым развитым из открытых и бесплатных, графическим движком, ориентированным на С++ разработку. Он достаточно широко применяется за рубежом именно для технической трехмерной визуализации. В контексте решаемой задачи графический движок OSG обладает следующими положительными качествами:
1. Кроссплатформенность;
2. Широчайший спектр поддерживаемых форматов ресурсов
3. Гибкая модульная архитектура;
4. Диспетчер объектов сцены, выполняющий динамическую загрузку объектов, обеспечивающий загрузку и отрисовку только тех объектов, которые попадают в пределы пирамиды отсечения;
5. Возможность интеграции с фреймворком
6. Достаточное для решаемой задачи качество картинки;
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе работы были рассмотрены и перечислены основные преимущества и требования структуры. Обоснован выбор программных и графических средств реализации, с учетом всех установленных требований к архитектуре и производительности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Верескун В.Д., Притыкин Д.Е. Многомассовая модель подвижной единицы для исследования продольной динамики грузового поезда // Вестник РГУПС. - 2014. -№2. - С. 16 - 27.
2. Верескун В.Д., Притыкин Д.Е. Математическое моделирование тормозных процессов в грузовом поезде // Механика и трибология транспортных систем: сборник докладов международной научной конференции, Ростов-на-Дону, 8 - 10 ноября 2016 г.: в 2 т. - Ростов н/Д: ФГБОУ ВО РГУПС. - 2016. - Т. - С. 3 - 11.
3. Официальный сайт компании Qt [электронный ресурс] точка доступа: https://www.qt.io/ (дата обращения: 16.03.2019).
